[发明专利]一种3D打印的微型膜过滤器及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及膜过滤器的制造，具体为3D打印技术制造一种微型膜过滤器。

背景技术

以超滤杯为代表的微型膜过滤器主要包括杯体，滤杯底座，膜片底座，在使用时在膜片底座上放置一滤膜，通过加压或者抽真空即可对被过滤的物料进行分离，得到滤液和上存液。超滤杯的应用广泛，可应用到生物制药、抗生素、中药提纯、血液制品、植物提纯、食品、茶饮料、茶多酚以及实验状态下静态膜通量及膜截留率等领域。

目前超滤杯的制造往往同时用到尼龙，聚砜，乙缩醛，聚乙烯，阳极化铝等多种材料，不同的部分采用不同的制造工艺和方式，整体较为复杂且由于超滤杯的精密性等原因导致生产成本较高且产品尺寸种类有限。

3D打印（3D printing，又称三维打印）是一种快速成形技术，它以数字模型为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式构造物体。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

工业级光敏树脂3D打印机目前的精度已经达到0.1mm甚至更高，可以满足工业生产需求，光敏树脂材料对化学试剂的耐腐蚀性能良好，采有3D打印方式制造微型膜过滤器可以有效降低生产成本，减少用材种类提高生产速率并快速开发出各种适应用户尺寸需求的产品，实现个性化快速定制。

发明内容

本发明的目的是为了提出一种不同于传统加工方式以生产微型膜过滤器的方法，使用光敏树脂3D打印机，选用光敏树脂材料根据前期建模完成的数字文件来制造，并经后期去除支撑以保证表面的光滑。

本发明的技术方案如下。

一种3D打印的微型膜过滤器，其特征在于，包括杯体，带孔筛板，膜片底座，滤杯底座，带孔滤板，杯体封盖，封盖连接螺母，整体支架，膜片；其中杯体，带孔筛板，膜片底座，滤杯底座，带孔滤板，杯体封盖，封盖连接螺母，整体支架均采用3D打印方式制造；

在杯体的顶部开有进水口，中部有卡口，带孔筛板置于卡口上，卡口下方放置膜片底座，杯体和膜片底座上部边缘的连接处采用硅胶O垫圈密封，在连接处的上方开有环形凹槽增加密封性，杯体底部开有内螺纹；

在杯体的上部有杯体封盖，杯体封盖内开环形凹槽，并内置硅胶O型圈密封，封盖内部有矩形横梁以防止杯体和杯体封盖连接过深，杯体封盖侧面开有带外螺纹的通道以接入外导管；

封盖连接螺母有内螺纹，内螺纹与外螺纹连接，并内置硅胶O型圈密封，封盖连接螺母的内部开有孔以通入外导管；外导管连接加压液体，并依次经孔和通道把加压液体通入进水口；

在膜片底座3的上部侧面有向外突起，用于和杯体侧面的卡槽卡合固定；膜片底座的内部为锥形，锥形顶部设有下沉台阶以放置带孔滤板，带孔滤板上放置膜片；锥体斜面汇聚滤液到锥体底部出水口排出，底部有向下突起用以和滤杯底座卡合；

在滤杯底座上开有外螺纹，与杯体下部的内螺纹配合连接；滤杯底座中心为空心圆，空心圆直径与膜片底座的向下突起直径相配合；

装配好的微型膜过滤器内置于整体支架中，以防水压过大时杯体和杯体封盖之间脱离。

本发明所述带孔筛板上放置小磁子，磁子直径大于筛孔直径。

本发明所述所述带孔滤板，膜片，膜片底座和杯体的环形凹槽之间以采用硅胶O型圈压合密封。

本发明所述带孔筛板上均匀开有5个直径 8mm的圆孔。

本发明所述带孔滤板上均匀开有40个直径2mm的圆孔。

本发明所述杯体封盖的通道和封盖连接螺母之间采用硅胶O型圈压合密封。

本发明所述3D打印采用光敏树脂3D打印机。

本发明还公开了一种3D打印的微型膜过滤器的制备工艺，包括以下步骤：

步骤S1：使用3ds Max和Solidworks等建模软件在计算机上绘制需要的膜过滤器的三维数字模型，并导入RPDate软件进行打印前处理，确定好造型方向及方位布置，分层厚度0.1mm；

步骤S2：输入到光敏树脂3D打印机中进行打印，设置激光扫描速度为5500mm/s，光斑补偿直径为0.14mm，使用透明光敏树脂材料；

步骤S3：打印结束后再通过：清洗→去除支撑→水砂纸打磨→后固化约15分钟→光油处理，从而保证其整体透明和表面光滑，进而保证其良好的密封性和透明度。